SMA-DCFPB复合支座数值模拟与性能研究

双凹面摩擦摆隔震支座(DCFPB)具有高承载力、高稳定性、高耐久性等优点。形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)具有超弹性效应、形状记忆效应和高阻尼效应等其他优良性质。因此,提出SMA-DCFPB复合支座。介绍了复合支座的基本构造与工作原理,利用有限元软件ABAQUS建立了DCFPB和SMA-DCFPB 2种支座的有限元模型,分析对比了2种支座的滞回曲线,应力云图。研究了竖向压力、摩擦系数、曲率半径和SMA拉索横截面积对复合支座力学性能的影响。结果表明:与DCFPB相比,SMA-DCFPB复合支座滞回曲线更加饱满,耗能能力更强;SMA-DCFPB复合支座最大应力出现在SMA拉索与支承板连接处,工程应用时,应充分考虑锚固处的应力集中情况;SMA-DCFPB复合支座的等效刚度、滞回耗能随着竖向压力、摩擦系数、SMA拉索横截面积增大而增大,随着曲率半径增大而减小;等效阻尼比随着竖向压力、摩擦系数和曲率半径增大而增大,随着SMA拉索横截面积增大而减小。

SMA-橡胶复合支座在空间网壳结构中的隔震研究

为了减轻大跨屋盖地震灾害,在综合普通橡胶支座与形状记忆合金(SMA)特点的基础上,提出并设计了一种SMA-橡胶复合隔震支座,给出了隔震支座的力学模型.将设计的复合支座应用于空间网壳结构,探讨了其隔震控制理论,建立了隔震网壳结构的运动方程.通过对一单层柱面网壳的隔震分析表明,SMA-橡胶复合支座可有效减小网壳结构的地震响应,并且比普通橡胶支座具有更好的隔震效果.

SMA绞线-叠层橡胶复合支座振动台试验研究

对一组SMA绞线-叠层橡胶复合支座进行了振动台试验。根据试验结果比较分析了SMA绞线-叠层橡胶复合支座与普通叠层橡胶支座的隔震性能,着重分析了位移幅值对支座工作性能基本参数如等效水平刚度、最大恢复力、单位循环耗能和等效阻尼比的影响以及这些参数的变化规律。从而证明了在罕遇地震作用下发生较大水平位移幅值时,SMA绞线-叠层橡胶复合支座比普通叠层橡胶支座可提供更大的恢复力和阻尼,更有利于阻隔地震对上部结构的作用和强震作用后上部结构的自动复位。

SMA-橡胶复合支座的设计与隔震性能

利用形状记忆合金超弹性变形下的滞回耗能性能,设计了一种 SMA-橡胶复合隔震支座,建立了隔震支座的力学模型,对其隔震性能进行了研究。结果表明,本文提出的 SMA-橡胶复合支座良好地改善了橡胶支座的隔震性能。

SMA绞线-叠层橡胶复合支座结构的动力反应

为了改进现有普通叠层橡胶支座的隔震效果,利用形状记忆合金的超弹性,将SMA绞线加入叠层橡胶支座中,形成了SMA绞线-叠层橡胶复合支座。分析了SMA绞线-叠层橡胶复合支座的工作原理,建立了其力学分析模型,并进行了应用SMA绞线-叠层橡胶复合支座的结构动力反应分析,导出了加速度衰减比Ra与位移放大比Rd的理论形式,并利用具体算例,研究了频率比和阻尼比对结构隔震效果的影响。结果表明,频率比越大,阻尼比越小,隔震效果越好。

SMA复合支座-巨型框架结构体系减震效果分析

在研究形状记忆合金(SMA)绞线-叠层橡胶复合支座基础上,本文提出了SMA复合支座-巨型框架减震结构体系,建立了SMA复合支座-巨型框架减震结构体系的计算模型和运动方程,研究了该结构的动力反应特性,并将其与普通巨型框架结构、应用普通橡胶支座巨型框架结构进行了非线性时程对比分析。结果表明,SMA复合支座-巨型框架减震结构体系能有效地减小结构的地震响应,同时避免了地震时主次结构之间产生碰撞破坏。

SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系减震效果分析

为了进一步改善SMA复合支座在强震下的隔震效果,特别是当复合支座的水平剪切变形较大时,将SMA复合支座与磁流变阻尼器相结合,建立一种基于SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系及其力学模型,并与单纯的SMA复合支座隔震进行对比。仿真分析表明,该体系不仅能够大幅度地减小隔震层的水平侧移,有效地保护隔震装置,而且能使上部结构的层间位移与加速度反应得到有效的控制,从而提高隔震建筑的减震效果和可靠性。

基于SMA绞线-叠层橡胶复合支座的结构隔震

研究了基于SMA绞线-叠层橡胶复合支座的框架结构隔震理论和方法,建立了3种不同支承条件下单自由度隔震体系的运动方程,并对一个典型的4层框架结构,分析了它在地震作用下的时程反应。结果表明,SMA绞线-叠层橡胶复合支座是一种有效的隔震装置,它用于框架结构中,能有效地减小结构的位移、速度和加速度反应。

SMA-橡胶复合支座在结构隔震中的应用研究

在分析了普通橡胶支座的优点和缺点,基于SMA材料形状记忆性能、高阻尼性能设计了一种新型SMA-橡胶复合支座,大变形、高阻尼及变形可恢复等优点。研究了SMA材料的力学特性和本构关系;对复合支座中的SMA索的内力取值进行了推导,并从技术角度对复合支座的设计进行了研究。通过分别设置SMA-橡胶复合支座和普通橡胶支座在地震作用中的动力响应分析比较,得出了新型复合支座对上部结构的加速度、位移计构件内力均有明显的控制效果,非常适合于实际工程的应用,为结构减震设计提供了参考。

一种新型超弹性SMA-叠层橡胶复合隔震支座

提出了一种新型超弹性形状记忆合金(SMA)-叠层橡胶复合隔震支座,即在普通叠层橡胶垫四周呈交叉状对称布置了两组超弹性SMA丝(预应变SMA丝和未预应变SMA丝)。分析了复合支座的工作原理,建立了其力学模型。在假定SMA丝总用量恒定情况下,计算比较了未预应变SMA丝与预应变SMA丝的面积(数量)对复合支座滞回性能的影响,结果表明:预应变SMA丝可明显提高支座的耗能力和阻尼系数,未预应变SMA丝可赋予支座很好的大变形恢复能力,二者结合可改善叠层橡胶支座的力学性能。

应用SMA复合橡胶支座的桥梁隔震

本文提出了一种基于形状记忆合金的复合橡胶支座 (简称SMA复合橡胶支座 )的智能桥梁隔震系统 ,应用SMA复合橡胶支座对一受ElCentro地震激励的多跨简支桥的一标准跨进行了时程分析 ,并与应用普通橡胶支座进行了减震、隔震效果的比较。结果表明 ,应用SMA复合橡胶支座隔震 ,不仅能取得更为显著的减震、隔震效果 ,而且能使地震后隔震桥梁的梁体得以复位 ,从而验证了SMA复合橡胶支座在桥梁隔震中的有效性、智能性和自恢复能力。

应用SMA复合橡胶支座的大跨度空间结构隔震研究

目的为了减小地震作用下大跨度空间结构的地震响应,笔者对采用了SMA(形状记忆合金)复合橡胶支座隔震体系的大跨度空间结构的隔震效果进行了研究.方法通过SMA材料的拉伸试验验证了SMA材料的本构模型;设计了基于SMA材料的SMA复合橡胶支座,给出了SMA复合橡胶支座的工作原理和恢复力模型;建立了一大跨度空间结构的有限元计算模型,数值分析了计算模型在地震作用下采用SMA复合橡胶支座隔震体系后的隔震效果.结果计算结果表明:采用SMA复合橡胶支座隔震体系后,大跨空间结构的竖向位移可减小70%,控制杆件内力可减小70%以上.结论表明了SMA复合橡胶支座对大跨度空间结构是一种有效的隔震体系.

并联复合隔震支座性能的试验研究

利用拟静力试验对并联复合隔震支座的恢复力特性进行了研究。并联复合隔震支座由夹层橡胶垫和摩擦滑移支座并联复合组成。分别调整橡胶垫和摩擦滑移支座上竖向力的大小 ,对三种支座的恢复力特性进行了分析比较。结果表明 ,并联复合隔震支座充分融合了橡胶垫隔震支座和摩擦滑移隔震支座的优点 ,改善了采用单一隔震支座的缺点 。

基于SMA复合橡胶支座的桥梁隔震

针对结构减震、隔震问题,提出了一种基于SMA复合橡胶支座的智能隔震系统,应用SMA复合橡胶支座对一受代表3种场地频率地震波激励的多跨简支桥的标准跨桥梁进行了时程分析,并与应用普通橡胶支座的桥梁进行了减震、隔震效果的比较．结果表明,应用SMA复合橡胶支座隔震,不仅能取得更为显著的减震、隔震效果,而且能使地震后隔震桥梁的梁体得以复位,从而验证了SMA复合橡胶支座在桥梁隔震中的有效性、智能性和自恢复能力．

碟簧-叠层橡胶三维复合隔震支座力学性能试验研究

对适用于大跨空间结构的碟簧-叠层橡胶三维复合隔震支座进行隔震性能试验研究,该支座由叠层橡胶与下部碟簧装置串联组成。水平方向,试验测试了简谐波激励下支座的滞回性能,考察了剪应变、竖向压力及加载频率对其水平力学性能的影响;竖直方向,对支座的等效刚度及等效阻尼比进行试验研究,考察了加载幅值、预压力及加载频率对其竖向滞回性能的影响,同时考察竖向刚度的变化对叠层橡胶支座水平力学性能的影响。结果表明,三维复合隔震支座在水平及竖向均有较好的滞回性能,水平方向等效阻尼比在0.07~0.11之间,其值随着竖向压力的增加而增大;竖向等效阻尼比在0.1~0.2之间,竖向加载频率对其影响不大;竖向刚度的降低使支座的水平等效刚度、等效阻尼比增加。

钢丝网复合橡胶减隔震支座拟静力试验与恢复力模型研究

钢丝网复合橡胶减隔震支座是一种可以翘曲滚动实现剪切大变形的新型减隔震支座,主要适用于中小跨径桥梁。为了探究钢丝网复合橡胶减隔震支座的减隔震性能及恢复力特性,本文对其进行拟静力试验,得到支座滞回曲线,反映出较好的耗能能力,在试验数据基础上利用最小二乘法拟合提出支座的三段线性恢复力模型;为了推广该支座的实桥应用,实现其在实桥抗震验算有限元建模中的模拟,本文在SAP2000有限元程序中采用多段线性塑性连接单元的Kinematic模型模拟支座,重现拟静力试验加载过程,对比支座有限元计算滞回曲线和试验滞回曲线,模拟结果良好。

SMA-LRB复合型支座隔震连续梁桥地震易损性分析

SMA-LRB复合型支座是在LRB支座上布置SMA丝的一种新型减隔震装置。文中分别对SMA丝单线交叉和双线交叉布置的SMA-LRB复合型支座进行试验研究,结果显示,SMA丝双线交叉布置的SMA-LRB复合型支座的性能更好。采用OpenSees软件建立了分别设置LRB和SMA丝双线交叉布置的SMA-LRB复合型支座的隔震连续梁桥有限元模型,并进行地震时程分析,通过地震易损性分析得到了桥墩和支座的易损性曲线。结果表明,SMA-LRB复合型支座可以有效减小主梁的残余位移,在地震中SMA-LRB复合型支座依靠其良好的自复位和耗能能力,能够避免变形过大引起的剪切破坏。

钢、木、混凝土复合式桥梁临时支座设计与施工研究

对于多跨先简支后连续预应力混凝土（后张法）梁桥，其体系转换是桥跨施工中的重要工序。结合工程实际自主研发了“钢、木、混凝土复合式临时支座”，解决了传统临时支座在抗压稳定性、耐久性、就位精度控制等方面的问题，通过预设标高等手段，实现了梁板安装精准快速定位。工程实践证明，该工艺操作性强、施工安全、工效高、施工质量可靠、经济及社会效益显著，具有一定的推广和应用价值。

形状记忆合金丝-橡胶支座钢框架隔震效果分析

根据作者开发研制的形状记忆合金丝-橡胶复合支座,建立了传统抗震结构和两种不同支座隔震结构体系的运动方程,并对某个实际工程四层钢框架结构进行了数值模拟,分析其在阪神波和ElCentro波作用下的时程反应。研究表明,SMA丝-橡胶复合支座是一种很有效的隔震装置,将它用于钢框架结构,能有效地减小结构的位移、速度及加速度时程反应,而对于加速度峰值较大的阪神波的隔震效果更为明显,说明该复合支座能有效地提供罕遇地震作用下钢结构的隔震效果。

基于SMA隔震支座的双层球面网壳结构地震响应分析

采用橡胶支座的隔震方式是目前较成熟的隔震技术,但橡胶支座存在着水平变形大、阻尼较小、耗能不足等问题。SMA-橡胶复合隔振支座充分利用了形状记忆合金(SMA)丝的超弹性特点,在支座工作时起到恢复力主要补充作用,使得支座在抗侧移能力和耗能方面都得到了加强。通过建立双层球面网壳模型,对其在普通橡胶支座和SMA复合橡胶支座两种不同工况下的隔震效果进行对比分析,说明在采用后者的双层球面网壳结构其杆件的内力值和节点位移值都明显降低,受拉的上弦杆和受压的下弦杆无论是受力峰值及其杆件数量都有所减少,提高了网壳结构的变形协调能力,限制了网壳结构薄弱杆件的破坏,SMA复合橡胶支座起到了较好的减震耗能作用,对双层球面网壳的隔振作用优于橡胶支座。